Rapsprotein für vegane Burger-Patties und nahrhaftes Hühnerfutter

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Lebensmittelprodukte mit Proteinen aus Pflanzen, Pilzen oder Algen liegen
im Trend. Dass auch bisher nur wenig genutzte Rapsproteine eine wertvolle
Quelle für die gefragten Proteinalternativen darstellen, zeigen nun
Forscher am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP
in Leuna: Mit dem EthaNa-Verfahren gewinnen sie aus Rapssaat neben
hochwertigem Rapsöl auch ein proteinreiches Rapskernkonzentrat, das sich
hervorragend zu Burger-Patties und Pasta verarbeiten oder als nahrhaftes
Futtermittel in der Geflügelmast einsetzen lässt.

Proteinprodukte aus Soja, Erbsen, Algen oder Pilzen haben sich als vegane
Alternative zu Fleisch, Fisch und Milch im Markt etabliert. Die Gründe der
Verbraucher für die gestiegene Nachfrage sind vielfältig und reichen von
Tierschutz, Klima- und Ressourcenschutz bis zu einer gesünderen
Ernährungsweise.

Auch Rapssaat enthält relevante Mengen an Proteinen. Neben dem Öl, das
rund 40 Prozent der Inhaltsstoffe ausmacht, fallen etwa 20 Prozent der
Inhaltsstoffe von Rapskernen auf die gefragten Eiweiße. Rapsproteine
ähneln in ihrer Zusammensetzung den Milchproteinen und eignen sich daher
prinzipiell gut als pflanzliche Proteinquelle – für Lebensmittel ebenso
wie für Futtermittel. Allerdings werden sie in Lebensmittelprodukten
bisher nicht genutzt. Der Grund: Bei der herkömmlichen Heißpressung der
Rapssamen wird die Struktur der Proteine verändert – die Proteine
denaturieren. Die hierbei anfallenden Rapsextraktionsschrote enthalten
zudem auch Fasern und Bitterstoffe aus den Rapsschalen. Dies
beeinträchtigt ihre Verträglichkeit als Futtermittel, sodass den
Futtermischungen in der Regel Sojaextraktionsschrote beigemischt werden.
Das Futtersoja stammt allerdings vor allem aus Südamerika, wo immer noch
Regen- und Savannenwälder abgeholzt werden, um Ackerflächen für seinen
Anbau zu gewinnen.

Milde Extraktion geschälter Rapssaat ermöglicht Nutzung der Rapsproteine

Seit gut zwei Jahren ist am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-
Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna eine Pilotanlage in Betrieb, die
geschälte Rapskerne schonend aufschließt und mit Ethanol als nachhaltiges
Lösemittel fraktioniert. Aufgrund der milden Prozessbedingungen in der –
nach dem Verfahren der ethanolischen nativen Extraktion – EthaNa®
genannten Anlage, einer maximalen Temperatur von 70 °C und normalem
Umgebungsdruck, wird die Struktur der Rapsproteine bei der Verarbeitung
kaum verändert, sodass sich diese vielseitig verwerten lassen.

Dies wird möglich durch das zugrundeliegende Verfahrensprinzip. »Aufgrund
der schlechten Löslichkeit von Rapsöl in Ethanol wird das Öl aus den Samen
verdrängt, sodass es direkt als freies Öl vorliegt und nicht mit hohen
Temperaturen aus dem Lösungsmittel extrahiert werden muss«, erläutert Dr.
Robert Hartmann, Leiter der Gruppe Biomasse-Fraktionierung am Fraunhofer
CBP. Weiterer Vorteil des Verfahrens: Fettsäuren und phosphorhaltige
Moleküle, welche die Qualität des Öls beeinträchtigen würden, lösen sich
gut in Ethanol. Das gewonnene Öl erreicht daher ohne weitere
Aufarbeitungsschritte Vorraffinat-Qualität.

Der Extraktion ist zudem eine separate Schälanlage vorgeschaltet, um die
öl- und proteinreichen Kerne von den Schalen zu trennen. Fasern und einige
der Bitterstoffe, die die Qualität herkömmlicher Rapsmehle mindern,
gelangen so erst gar nicht in die EthaNa®-Anlage und damit auch nicht in
das proteinreiche Konzentrat.

Seit der Inbetriebnahme wurde das EthaNa-Verfahren kontinuierlich weiter
optimiert. Das Resultat: Neben der Schalenfraktion, dem Öl und dem
ethanolischen Extrakt verbleibt ein proteinreiches Rapskernkonzentrat, das
sich durch einen hohen Proteingehalt von über 50 Prozent und einen
niedrigen Restölgehalt von weniger als 5 Prozent auszeichnet.

Burger-Patties, Pasta und Hackfleisch-Ersatz

Aufgrund seines hohen Proteingehalts und seiner Zusammensetzung ist das
Rapskernkonzentrat aus dem EthaNa-Verfahren hervorragend geeignet für den
Einsatz in proteinreichen Lebensmittelprodukten, wie jüngst in dem von der
EU geförderten Projekt Like-A-Pro gezeigt. Hier untersuchte das
Projektkonsortium insgesamt sieben alternative Proteinquellen auf ihre
Eignung als Fischstäbchen- oder Hackfleischersatz, zur Herstellung
frischer Pasta oder von Burger-Patties und bewertete die
Wasseraufnahmekapazität und Emulsionsstabilität sowie sensorische
Parameter wie Geschmack und Textur.

Das Rapskernkonzentrat beeindruckte als Pasta-Zutat ebenso wie als Burger-
Patty. »Es bildete stabile Emulsionen in Kombination mit anderen Zutaten,
die Patties überzeugten mit guter Konsistenz, angenehmem Biss und gutem
Mundgefühl«, so Hartmann. Weiterhin zeigten Analysen eine ausgewogene, für
den menschlichen Organismus vorteilhafte Aminosäurezusammensetzung. Dabei
ist der Anteil essenzieller Aminosäuren sowohl im Vergleich zu
konventionellen Rapsextraktionsschrot als auch im Vergleich zu Soja höher.

Proteinreiche Futtermittel aus Raps

Auch für den Einsatz als Futtermittel ist Rapskernkonzentrat aufgrund
seines hohen Gehalts an essenziellen Aminosäuren bestens geeignet. Und mit
dem optimierten Proteingehalt von über 50 Prozent erreicht das
Rapskernkonzentrat den Wert von Sojaextraktionsschrot, während
herkömmliches Rapsextraktionsschrot bei nur knapp unter 40 Prozent Protein
liegt.

Die Eignung von Rapskernkonzentrat für die Tierernährung wurde nun im
Projekt »NAPF – Neue proteinreiche Rapsfuttermittel« bestätigt, welches
vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert wird.
Forschende am Fraunhofer CBP haben hierzu annähernd 40 Kilogramm
Rapskernkonzentrat hergestellt, getrocknet und den Projektpartnern für
Fütterungsversuche zur Verfügung gestellt.

Bei den Fütterungsversuchen an der Universität Hohenheim legten Küken für
die Geflügelmast mit Futtermitteln aus Rapskernkonzentrat gut an Gewicht
zu: innerhalb von 21 Tagen von 43 auf 1000 Gramm. Doch nicht nur der
Proteingehalt, sondern auch seine Verfügbarkeit ist ein wichtiges
Kriterium. In den Untersuchungen der Universität Hohenheim wies
Rapskernkonzentrat tatsächlich eine bessere Proteinverdaulichkeit auf als
Rapsextraktionsschrot. Wurde zusätzlich das Enzym Phytase zugesetzt,
konnte die Proteinverdaulichkeit des Rapskernkonzentrat-Futtermittels
weiter erhöht werden. »Das Enzym baut Phytinsäuren ab und setzt dabei
Phosphate frei, die damit bioverfügbar werden und in der Folge die
Proteinaufnahme im Organismus verbessern«, erklärt Hartmann.

Ganzheitliche Nutzung von Raps für mehr Nachhaltigkeit und
Wirtschaftlichkeit

Durch seinen ganzheitlichen Ansatz ermöglicht das EthaNa-Verfahren die
vollständige Nutzung von Raps und erzeugt vier wertschöpfende Fraktionen:
Neben dem Hauptprodukt, einem hochwertigen Rapsöl in Vorraffinat-Qualität,
und dem für die Ernährung von Mensch und Tier geeigneten proteinreichen
Rapskernkonzentrat liefert es Rapsschalen, die sich beispielsweise als
Dämmstoff einsetzen lassen.

Zusätzlich erhöht die stoffliche Verwertung der im Extrakt gelösten
Komponenten – dies sind beispielsweise Glucosinolate, Sinapinsäure und
Phospholipide – die Wirtschaftlichkeit des Ansatzes. Die Inhaltsstoffe
können beispielsweise als Pflanzenschutzmittel, in
Nahrungsergänzungsmitteln oder der kosmetischen Industrie Anwendung
finden. Damit hilft das innovative EthaNa-Verfahren die stoffliche
Wertschöpfung des heimischen Rapses zu erhöhen, ein nachhaltigeres
pflanzenbasiertes und gesundes Ernährungssystem auf der Grundlage
regionaler Ressourcen zu etablieren, Importe aus Übersee zu reduzieren und
damit Treibhausgasemissionen zu senken.

Förderung
Das Projekt »Like-A-Pro« wird im Forschungs- und Innovationsprogramm
Horizon 2020 der EU gefördert (Grant Agreement No 101083961), »NAPF – Neue
proteinreiche Rapsfuttermittel« vom Bundesministerium für Ernährung und
Landwirtschaft (Förderkennzeichen 281C703A21).